技工院校云计算实训场地搭建探讨
陈俊锦
摘要：近年来国内外蓬勃发展的云计算产业浪潮带来了巨大的云计算管理维护人才需求。技工院校云计算实训场地的建设合适与否直接影响技工院校在云计算相关课程方面的实施效果。笔者通过结合在该单位云計算实训场地搭建实践中获得的经验，从场地建设前期分析、场地软硬件核心资源及基础设施搭建、场地投入等几个方面对云计算实训场地搭建过程中的相关技术细节及问题进行了分享和探讨，为技工院校云计算实训场地搭建和进一步完善提供参考。
关键词：技工院校;云计算;实训场地搭建
中图分类号：TP311? ? ? 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2021）17-0108-02
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
云计算作为一个实践性很强且涉及范围较广的课程，课程实训环境的适合与否跟课程的教学质量息息相关。其中一个突出的问题表现在现有的云计算实训场地搭建案例实施者多为高等院校，而技工院校与高等院校的人才培养定位是不同的，这使技工院校需要摸索出一套符合自身需求的云计算实训场地搭建方式。
1 技工院校云计算实训场地搭建的问题分析
要解决技工院校云计算实训室场地搭建的相关问题，关键在于必须紧紧围绕技工院校人才培养方向、学生学习特点、课程设计安排这三大要素展开。从人才培养方向层面分析，技工院校主要为社会输送技能型人才，并有针对性地培养学生的动手能力以及相关操作技能。因此，技工院校对云计算场地的规划上，首先要考虑满足诸如售前规划、售后实施、IT运维管理等岗位角色的需求，然后考虑相关实训室的落成能为计算机教师队伍的师资力量培养与提升带来更多的附加效益。
从学生学习特点层面分析，技工院校大部分的学生对纯理论知识的掌握程度相对较弱，整体素质参差不齐。相较于繁复的理论知识和复杂的公式，学生更愿意动手进行尝试和操作;相较于安静地听讲，学生更愿意多跟同桌交流;面对知识上的困难和挫折时，学生容易显得束手无策或放弃学习;学习一项知识时，学生希望通过获得相应的资格证书来肯定自身的付出和证明自身能力。
从课程设计安排层面分析，云计算课程体系中不可避免会涉及内存虚拟化、网络虚拟化、服务器虚拟化、存储虚拟化等一系列虚拟化课题。由此可见，云计算除了核心的虚拟化技术外，也需要掌握相当程度的网络服务及操作系统配置技术。故此课程体系中还必须安排相应课程，并在实训环境中进行体现。
2 技工院校云计算实训场地搭建的实施
通过前期的论证调研，明确了技工院校云计算场地建设要素后，结合云计算实训室场地离不开虚拟化层面的软硬件资源配套这一特点，可以逐步形成一个完整的云计算实训场地基础架构，如图1所示。
若将云计算实训场地形象地比喻为人体，那么场地工位是骨架、各类服务软硬件资源池便是器官，虚拟化平台便是大脑，云计算各类课程便是思维，各类线缆便是血管，配套环境设施便是皮肤和衣服[1]。
2.1 云计算实训场地的软件核心资源搭建
在如图1所展示的基础架构中，作为云计算实训室场地软件核心资源重要组成部分的“虚拟化管理系统（云虚拟化系统）”，在世界主流市场上常见有威睿的vSphere、主打开源的KVM及由XEN衍生的甲骨文ORACLE VM和思杰Citrix? XenServer、微软Hyper-V 以及华为的FusionSphere。在项目实际搭建过程中，以明确的建设要素作为指引，并结合资金投入和教学实训课时的实际情况，最终选择使用了华为的FusionSphere系统。
FusionSphere作为华为近年来力推的虚拟化产品，其拥有水平整合物理资源和虚拟资源，垂直优化业务平台等特性，是完全拥有自主知识产权和完善功能的国产化产品。通过实训室实际运行后可以明显感觉到其在使用逻辑及人机互动界面方面更符合国人的使用习惯，其相关架构如图2所示。
根据对课程设计安排这一关键要素的分析，一个完整的云计算课程实训中离不开Windows Server、Linux和一定程度的路由交换设备配置技能要求，因此这些方面也是云计算实训室场地软件核心资源的重要构成部分。
2.2 云计算实训场地的硬件核心资源构建
在硬件核心资源的构建层面上，主要涉及大量的硬件资源池、高速交换机以及运行终端。若其中任意一项出现明显的短板，都将会直接影响到整个课程及实训的开展效果。因此在项目实施过程中，有针对性地对以下细节进行了规划[2]。
1）机柜的部署
整体使用42U或以上的机柜进行统一摆放，营造出设备摆放统一、综合布线集中、符合实际工作中云计算核心机房结构的实际应用情景。亦有利于因应未来教学规模发展而带来的各类资源池物理空间的扩展和布线需求。通过采用模块化机柜来融合空调和UPS不间断供电系统，保证设备运行稳定性。
2）资源池硬件参数的选择
运算资源池中处理器、内存、存储设备三者充足的性能和容量将会是实训课程能流畅开展的重要保障。在处理器设备方面，由于VMware为代表的大部分虚拟化产品会根据处理器数量作为授权依据，因而处理器的性能、价格和数量三方面的取舍需要进行综合衡量。针对这个情况，项目实施中通过利用“主频*CPU路数*核心数*80%-用户数量*分配主频值/1.5”这个公式得出的数值是否有冗余来初步预估所需CPU性能参数及数量。在内存设备方面，为保证实训场地设备的可持续使用性，项目实施中首先根据以往内存容量增长比例来确定未来3-4年单个内存容量基数，结合未来最大使用人数进行容量统计并确保包含预计总量的10%的冗余量，规格上选择带有ECC检验的DDR4 2666或更高规格的服务器一线品牌内存确保运行稳定。在存储设备方面，基于IP SAN技术的存储资源池设备配备10k转速以上的企业级HDD与高性能企业级SSD互相搭配使用，并根据不同应用情景进行比额调配，以实现响应速度、容量以及效能之间的最佳平衡[3]。各个资源池根据应用规划情况使用RAID5或者RAID10技术搭建磁盘阵列，以保证各类资源池数据存储的可靠性。
3）交换机的选择
为了保证云计算实训平台的操作流畅度以及最大程度地发挥各个资源池的性能。在各个资源池数据通信的核心干道上，搭配使用千兆或以上端口速率、256Gbps/3Tbps交换容量的光纤交换机必不可少。负责工作站接入的接入层上亦配置有足够的背板带宽以及千兆或以上端口的接入交换机，避免成为传输瓶颈。所有机柜机架上配备配线架，并通过跳线与交换机进行连接，附上清晰明了的编号标签，以用于后期的管理维护工作上。
4）终端的选择
在实际考虑到云计算实训场地的利用率以及相关实训课程项目需求后，最终放弃使用较常见的ARM架构，选择性能和运行流畅度上均比较有优势的X86架构高性能终端，支撑起云计算实训课程的开展。
2.3 云计算实训场地的环境规划及配套设施搭建
一个良好高效的实训场地离不开务实的环境规划及相关配套设施。为达到预期目标，需结合项目调研成果，从场地工位设计、配套设施以及综合布线等方面着手进行搭建，让整个实训场地在既符合技校学生上课特点的同时又不显拥挤和呆板，从各个细节方面提升课堂整体效果。
1）实训场地的工位设计
将以排或列为单位的传统实训场地工位模式完善为以环岛+直线型相结合的排列方式。在保证空间利用率的同时，为云计算课程体系里常见的分组教学、团队协作等教学模式、教学风格创造一个适合的环境。利用技工院校学生好动的特点，减弱自卑不愿交流的缺点，使课堂上学生在老师下达任务后能方便主动地跟同桌沟通和分析问题，实现以优带弱一同完成相关的实训目标;也有利于教师对课堂上学生学习情况的掌握和辅导[4]。
2）实训场地的配套设施设计
技工院校教学有其独有的特点，那便是工学结合一体化教学模式。该模式主要以学生为中心，根据相关课程岗位的实际工作任务和学生学习特征进行教学整合并安排教学活动。在云计算实训场地的配套设施中，可以通过将活动白板、预置工作页作为实际案例承载点，实现案例情景展示、任务分组、任务进度，任务成果等内容，用以模拟实际工作环境。
3）实训场地综合布线设计
云计算实训场地俨然一个微型核心机房。布线方面需要严格按照机房综合布线相关国标规范，例如《综合布线系统工程设计规范》GB/T50311-2007。同时一改以往的传统布线模式而使用结构化布线模式，以便在未来能及时、灵活地应对因课程调整、教学需求变更、任务拓展等不同情况带来的设备内部跳线及互连机制的变化。水平子系统方面，实训场地全面铺设防静电地板，进行底部走线的方式，并做好防鼠相关措施[5]。
3 结束语
从国家科技发展战略层面上，云计算、大数据、人工智能三大战略技术是互相联系、相辅相成的。大数据的学习和处理能力是人工智能的关键核心、而云计算则是推动人工智能进步的首要因素。云计算这一新兴技术为整个社会带来新的机遇，同时也为技工院校网络相关专业人才的培养引领了新的方向。云计算潮流带来的一系列新兴技术的变革与挑战也促使技工院校加快脚步探索一套适合自身需要的云计算实训场地搭建方案。终将实现让学生能在更好的实训环境中体会到云计算平台搭建的乐趣，学习到更扎实更贴合实际岗位的操作技能，更快更熟练地适应岗位的需求，为转向互联网下一幕打下一个坚实的基础。
参考文献：
[1] 吳晨涛.信息存储与IT管理[M].北京：人民邮电出版社，2015.
[2] 陈国良，明仲.云计算工程[M].北京：人民邮电出版社，2016.
[3] 李劲.云计算数据中心规划与设计[M].北京：人民邮电出版社，2018.
[4] 徐立冰.腾云：云计算和大数据时代网络技术揭秘[M].北京：人民邮电出版社，2013.
[5] 陈榕利，陈晓忠.云计算实训室的建设与研究[J].电子世界，2016（10）：20.
【通联编辑：谢媛媛】
